En 2003, le projet du génome humain (HGP) a annoncé qu'il avait achevé le séquençage de chaque paire de base d'ADN d'un individu humain et la cartographie de tous les gènes - ensemble connu sous le nom de génome - de notre espèce, l'Homo sapiens. Cette annonce a été présentée comme une avancée majeure dans la compréhension de notre développement, de notre évolution et, surtout, de notre santé. Le projet de génome humain a révolutionné la médecine et la technologie de séquençage des gènes est devenue beaucoup plus courante et moins coûteuse.

Le projet du génome humain nous a appris que le génome humain compte environ 20 000 gènes codant pour des protéines - pas plus qu'une souris et moins que certaines plantes de laboratoire courantes ! Comment des êtres aussi intelligents, exquis et compliqués que nous peuvent-ils se débrouiller avec si peu de gènes ? Il s'avère que nous, les humains, ne sommes pas simplement des humains. Chacun d'entre nous est un écosystème dans lequel vivent environ mille milliards d'autres organismes microscopiques à tout moment. Et ces organismes, collectivement connus sous le nom de microbiome, contiennent environ 300 fois le nombre de gènes que nos propres génomes expriment. 

Nous sommes actuellement au cœur d'une autre révolution, tout aussi passionnante et rapide que la révolution génomique. Plus nous en apprenons sur ces organismes, plus il devient clair que nous sommes en fait des superorganismes, chacun d'entre nous étant une petite planète en soi, avec des résidents et des visiteurs. Ils influencent notre humeur et notre apparence et jouent un rôle important dans notre système immunitaire. Pourtant, nous altérons ces communautés de multiples façons, l'une des plus importantes étant l'utilisation d'antibiotiques. Comme la pénicilline, l'un des premiers antibiotiques à avoir été découverts, et le Cipro, qui s'est envolé des rayons lors des alertes à l'anthrax après le 11 septembre, ce sont des médicaments puissants et efficaces pour tuer les bactéries. Ils ne sont cependant pas efficaces contre les virus ou les infections fongiques, et pourtant un nombre alarmant de médecins admettent les prescrire pour des affections telles que les virus du rhume, parce que les patients ou les parents des patients pensent qu'ils se sentiront mieux. Cette pratique, ainsi que d'autres types d'abus d'antibiotiques, ne fait pas que gaspiller de l'argent. Ces pratiques perturbent notre microbiome, avec des conséquences sur la santé humaine que nous commençons à peine à comprendre.

Meet Your Microbiome explore ces conséquences et leurs remèdes potentiels à travers les recherches du Dr Martin Blaser, directeur du programme du microbiome humain au NYU Langone Medical Center et auteur, plus récemment, de Missing Microbes : How the Overuse of Antibiotics is Fueling Our Modern Plagues (Les microbes disparus : comment la surconsommation d'antibiotiques alimente nos fléaux modernes).

La microbiologiste Susan Perkins est ancienne conservatrice associée/professeur au département de zoologie des invertébrés, à l'institut de génomique comparative et à l'école supérieure Richard Gilder du Muséum. Elle étudie les parasites, la forme de vie dominante sur Terre, et plus particulièrement les parasites protozoaires responsables du paludisme. 

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Le médecin et microbiologiste Martin Blaser explique comment les modifications du microbiome humain - dues à l'utilisation excessive d'antibiotiques par exemple - peuvent contribuer à l'augmentation des maladies chroniques telles que l'obésité, les troubles allergiques et le diabète.

Le Dr Martin Blaser parle des vaches sacrées, des infections de l'oreille et de la nature de la science 

Les bactéries ont eu la planète pour elles seules pendant environ trois milliards d'années, et elles n'ont pas chômé. Le Dr Martin J. Blaser le dit très bien dans son livre Missing Microbes (2014) : "Elles ont produit l'oxygène que nous respirons, les sols que nous labourons, les réseaux alimentaires qui soutiennent nos océans. Lentement, inexorablement, par essais et erreurs à travers la profondeur du temps, ils ont inventé les systèmes de rétroaction complexes et robustes qui, à ce jour, soutiennent toute vie sur terre." Anciennes mais non primitives, les cellules bactériennes - que le spécialiste des maladies infectieuses qualifie d'"êtres complets et autonomes" - se présentent sous toutes les formes et tailles et sont adaptées à pratiquement tous les écosystèmes de la planète.

Il n'est donc pas surprenant qu'elles occupent la majeure partie de l'arbre de vie, qui représente les relations évolutives entre tous les êtres vivants. M. Blaser prend l'exemple de deux bactéries courantes, E. coli et Clostridium, pour illustrer son propos. Sur l'arbre, l'homme est beaucoup plus proche du maïs, une plante verte, que ces deux bactéries ne le sont l'une de l'autre. En d'autres termes, il écrit : "L'humanité n'est qu'un grain de sable dans un monde massivement bactérien. Nous devons nous habituer à cette idée".
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Sur l'arbre de la vie, les humains sont bien plus proches du maïs, une plante verte, que deux bactéries communes ne le sont l'une de l'autre.

par Gaby D'Alessandro / © AMNH

Il n'est donc pas surprenant que les microbes occupent la plupart d'entre nous. Soixante-dix à quatre-vingt-dix pour cent de toutes les cellules du corps humain sont des bactéries, représentant peut-être 10 000 espèces différentes. D'un point de vue génétique, nous disposons d'un espace encore plus restreint : 99 % des gènes uniques de notre corps sont bactériens. Cette population de plus de 100 000 milliards de micro-organismes constitue notre microbiome : un ensemble de communautés microbiennes qui a évolué en même temps que l'homo sapiens pour contribuer à orchestrer les processus vitaux de base, et ce dès notre naissance.

Il n'est donc pas surprenant que le microbiome joue un rôle majeur dans la santé, en particulier dans l'immunité et le métabolisme. Ni que la perturbation de cet équilibre ancestral puisse avoir de graves conséquences. C'est pourtant la dernière chose à laquelle on pensait lorsque les antibiotiques, qui détruisent les bactéries ou ralentissent leur croissance, sont apparus dans les années 1940. "Nous venions de gagner la Seconde Guerre mondiale, nous avions largué la bombe, nous étions invincibles, et voilà que nous disposions de ces médicaments incroyables", explique M. Blaser. Des maladies autrefois mortelles ont pu être évitées ou guéries. La chirurgie est devenue beaucoup plus sûre. Les effets secondaires semblaient peu nombreux et bénins.

On estime que 30 000 milliards de cellules dans votre corps - moins d'un tiers - sont humaines. Les 70 à 90 % restants sont des bactéries et des champignons. Quatre-vingt-dix-neuf pour cent des gènes uniques de votre corps sont d'origine bactérienne. Seul un pour cent environ est d'origine humaine. Par Gaby D'Allesandro / © AMNH

Les médicaments étaient si efficaces et apparemment sans risque que les médecins et les patients ont commencé à les utiliser même lorsque le mal n'était pas susceptible d'être causé par une bactérie : pour traiter les infections des voies respiratoires supérieures, par exemple. La grande majorité des otites, des maux de gorge et des toux sont causés par des virus et guérissent d'eux-mêmes. "Mais si votre enfant a pris de l'amoxicilline, il est naturel de lui accorder du crédit", explique M. Blaser. "Il est dans la nature humaine de voir ce que l'on veut et ce que l'on s'attend à voir. La difficulté consiste à faire la distinction entre les maladies graves et les maladies bénignes, et à prendre en compte le risque pour la communauté dans son ensemble. Que le médicament aide ou non l'enfant souffrant d'une infection de l'oreille, M. Blaser affirme que "cumulativement, à l'échelle de la société, toutes ces doses sont néfastes".

En moyenne, les Américains prennent environ 30 traitements antibiotiques avant l'âge de 40 ans.

Il est tout aussi clair sur le fait que les antibiotiques sont inestimables pour traiter de nombreuses infections graves et qu'ils continuent à sauver d'innombrables vies. Le problème n'est pas l'utilisation, mais la surutilisation. En moyenne, les Américains prennent environ 30 traitements antibiotiques avant l'âge de 40 ans. Ils sont également présents dans la viande non biologique, le poisson d'élevage, le lait et les œufs, car environ 70 % de tous les antibiotiques vendus sont administrés à des animaux d'élevage commercial pour les engraisser. Ils sont également présents dans l'eau du robinet. Il s'agit de quantités infimes, mais comme le souligne M. Blaser, tout cela s'additionne. L'utilisation excessive d'antiseptiques et de désinfectants, ainsi que l'augmentation du nombre de césariennes, contribuent également à détruire la diversité microbienne qui se trouve sur nous et en nous. Nous commençons à peine à en appréhender les conséquences sur la santé. Missing Microbes établit une relation entre ce que Blaser appelle les "fléaux modernes" - obésité, diabète infantile, asthme, rhume des foins, allergies alimentaires, reflux et cancer de l'œsophage, maladie cœliaque, maladie de Crohn, colite ulcéreuse, autisme, eczéma - et la surconsommation généralisée d'antibiotiques.

Rétrospectivement, Blaser s'interroge : "Comment avons-nous pu passer à côté de cela pendant si longtemps ? Comment avons-nous pu utiliser quelque chose d'aussi puissant, à si grande échelle, et penser que rien ne se passerait ? Il attribue cela aux "vaches sacrées" - des idées, souvent déraisonnables, qui ne sont pourtant pas remises en question. "Il est toujours vrai que les antibiotiques sont si efficaces et sûrs, mais ce n'est pas vrai à 100 %. Il y a un coût biologique, en particulier pour les enfants, que nous n'avions pas prévu".

Les sceptiques soulignent que les études menées par le laboratoire de Blaser montrent une corrélation et non une causalité. Par exemple, les cartes des États-Unis établies par le CDC en 2010 montrent que l'incidence de l'obésité et de l'utilisation d'antibiotiques est nettement plus élevée dans le Sud. Décrivant les preuves comme "étonnamment non aléatoires", M. Blaser déclare : "Si vous pouvez montrer suffisamment d'associations dans suffisamment de directions différentes, cela commence à former un argument de cause à effet". Il suggère de prendre l'exemple du tabagisme, dont il n'a jamais été prouvé qu'il était à l'origine du cancer du poumon. De nombreux fumeurs n'ont jamais de cancer et il y a des non-fumeurs qui en ont un. "Le fait est que le tabagisme est un facteur de risque si important que nous supposons aujourd'hui qu'il est une cause, mais au sens technique, cela n'a jamais été démontré chez l'homme.

M. Blaser reconnaît volontiers que la science consiste à tester des hypothèses et qu'il est donc normal que les nouvelles idées soient confrontées au scepticisme. La recherche sur le rôle d'Helicobacter pylori, une bactérie présente dans l'intestin humain depuis au moins 100 000 ans, en est un bon exemple. Le dogme médical a longtemps considéré que l'estomac était stérile et que le traitement des ulcères consistait à réduire l'acidité en buvant du lait et en diminuant le stress. C'est alors que deux médecins australiens ont remarqué la présence dans l'estomac d'une bactérie en forme de S (que nous connaissons aujourd'hui sous le nom de H. pylori) et ont pu établir un lien révolutionnaire avec la gastrite (inflammation de l'estomac) et les ulcères, travail qui leur a valu le prix Nobel de médecine en 2005. Le laboratoire de Blaser, qui a commencé à étudier H. pylori en 1985, a ensuite prouvé que le microbe pouvait être à l'origine du cancer gastrique, l'une des principales causes de décès par cancer.

H. pylori Photo avec l'aimable autorisation de JH Lee & KH Kim/Université de Corée

Le dogme s'est transformé en "le seul bon H. pylori est un H. pylori mort". Mais lorsque Blaser a commencé à voir à quel point la microbiologie de l'estomac humain avait changé en quelques générations, il s'est demandé si c'était bien le cas. La bactérie est probablement devenue moins répandue au début du 20e siècle, à mesure que l'eau devenait plus propre et que les familles devenaient plus petites, et l'utilisation généralisée d'antibiotiques après 1940 a accéléré la tendance. Les effets se font sentir tout au long de la vie. De nouvelles maladies liées à la disparition de H. pylori sont en augmentation.

À partir de 1996, et face à un scepticisme considérable et persistant, Blaser a émis l'hypothèse que H. pylori jouait également un rôle positif dans la santé humaine. Lui et ses collègues ont montré que la bactérie protège contre le RGO (reflux gastro-œsophagien), l'asthme et le cancer de l'œsophage. "L'Helicobacter est une question très complexe", explique-t-il. "Tout le monde essaie de s'en débarrasser, mais sa disparition pourrait être tout aussi importante. Des gens sont venus me voir en privé et m'ont dit : "Nous sommes d'accord avec vous".